Mikrokomputer

1       Peran Mikrokomputer dalam Sistem Komputer

Bila sebuah komputer dibangun dalam sebuah PCB tunggal maka disebut minikomputer. Dan sebuah CPU yang dipakai dalam sebuah chip semikonduk-tor disebut mikroprosessor. Mikrokomputer sendiri adalah sebuah komputer yang dikonstruksi dari sebuah mikroprosesor dengan ditambahkan unit mem-ori serta sistem I/O. Sistem mikrokomputer sama dengan yang terdapat pada sistem komputer. Untuk menanggulangi berbagai macam kerja yang harus di-lakukan, biasanya diberikan logika tambahan atau rangkaian logika lain misal-nya tri-state bu er, bu er, decoder, multiplexer.

2       Konsep Dasar Mikrokomputer

Operasi yang dilaksanakan pada data dilakukan oleh logika yang didalam unit pemroses pusat (CPU). Operasi ini ditetapkan oleh suatu nsuatu urutan instruksi yang secara bersama membentuk satu program. Program ini disim-pan dalam memori. Central processing unit (CPU) terdiri atas 2 bagian utama, yaitu : control unit, dan arithmetic and logic unit (ALU). Semua operasi ar-itmetika seperti penjumlahan, perkalian, pengurangan, serta pembagian, dan operasi logika AND, OR, XOR dan NOT dikerjaklan oleh ALU, baik dikerjakan secara langsung ataupun melalui perangkat lunak.

Control unit menginterpretasikan perintah komputer dan mangubah sinyal sinyal yang menyebakan komputer mengerjakan tugas tugas tertentu yang diperintahkan. Memory unit berfungsi untuk menyimpan program dan per-hitungan perhitungan beserta hasilnya, baik yang tetap maupun sementara. Memori program dapat berupa memori yang hanya dibaca saja, atau berupa memori yang hanya dibaca saja karena instruksi dikirim dari program ke unit pemroses sinyal (CPU). Pada banyak aplikasi mikro-komputer industri, program disimpan dalam memori yang hanya dibaca saja untuk memastikan abahwa program tersebut tidak akan pernah berubah atau hilang secara tidak sengaja. Dengan adanya unit I/O, dimungkinkan untuk memasukkan data, misalnya key-board (papan tombol).

Output unit adalah piranti yang mengeluarkan hasil yang telah diproses CPU, misalnya printer dan monitor. Untuk menjalankan fungsi mikro-komputer,bagian diatas dihubungkan dengan jalur penghubung yang disebut bus. Bus terbagi menjadi tiga, yaitu data bus, address bus dan control bus. Data bus berfungsi untuk menentukan lokasi tempat data harus diambil atau diletakkan. Control bus berfungsi untuk mengatur bagian bagian mikro-komputer yang harus aktif untuk setiap perintah yang dikehendaki, seperti perintah menyimpan, membaca atau perintah lainnya. Logika diluar mikro-komputer digunakan untuk mema-sukkan informasi, menerima hasilnya dan menyimpan data dalam jumlah yang besar. Data yang sedang dalam proses untuk dioperasikan disimpan dalam memori data, yang berupa memori baca/tulis yang dapat diakses dengan cepat.

3       Sejarah Perkembangan Komputer

Sejarah komputer diawali dengan penemuan penting dari Charles Babbage berupa alat hitung. Berkat penemuannya itu, ia dikenal sebagai ilmuwan yang paling berpengaruh dalam perkembangan komputer. Kemudian, alat hitung tersebut dikembangkan lebih lanjut secara bertahap hingga kini terciptalah perangkat canggih bernama komputer. Tahapan dalam pengembangan kom-puter disebut generasi. Ada lima generasi komputer yang masing-masing memi-liki cerita tersendiri. Berikut adalah ulasan tentang sejarah perkembangan kom-puter dari awal sampai sekarang, dari generasi ke generasi:

1. Komputer Generasi Pertama

Perangkat komputer yang pertama kali dikembangkan adalah komputer untuk desain pesawat dan peluru kendali. Ilmuwan yang menggagas kon-sep pengembangan tersebut adalah Konrad Zuse, seorang Insinyur asal Jerman. Kemudian, pada pertengahan 1940-an, komputer tersebut men-galami perkembangan lebih lanjut yang dilakukan oleh John von Neuman.

Ciri utama dari komputer generasi pertama adalah CPU. Ya, central processing unit yang terdapat dalam komputer generasi I merupakan mesin pertama yang digunakan untuk mengoperasikan seluruh sistem dalam komputer. Sedangkan program utama yang terdapat di komputer gen-erasi pertama adalah machine language.

2. Komputer Generasi Kedua

Penemuan penting telah terjadi di generasi kedua ini. Adalah transis-tor, alat canggih yang dapat memaksimalkan kinerja komputer dengan ukuran yang sangat kecil. Penemuan alat ini mempengaruhi perkemban-gan komputer pada generasi kedua. Pada 1960-an, para ilmuwan mencoba menggarap komputer generasi kedua.

Beberapa intansi, perusahaan, universitas, serta pemerintah telah me-manfaatkan kecanggihan dari komputer generasi kedua. Inti dari pene-muan generasi II ini adalah transistor, yang membuat komputer generasi kedua berukuran lebih kecil daripada komputer generasi pertama.

3. Komputer Generasi Ketiga

Dalam pemakaiannya, transistor membuat komputer lebih cepat panas. Dengan demikian, komputer generasi kedua mulai ditinggalkan. Kemu-dian seorang ilmuwan bernama Jack Billy mencoba melakukan peneli-tian. Kemudian pada 1958, ia menciptakan komponen yang lebih canggih dibandingkan transistor yang membuat komputer cepat panas tadi. Yakni IC atau Integrated Circuit chip kecil yang mampu menampung banyak komponen menjadi satu.

Dengan begitu, ukuran komputer menjadi lebih kecil. Pun, pada kom-puter generasi ketiga juga lebih cepat disektor sistem operasi dan mampu menjalankan beberapa program secara bersamaan.

4. Komputer Generasi Keempat

Pada generasi ini, komputer yang menggunakan chip IC kemudian dikem-bangkan lagi. Perusahaan Very Large Scale Integration mencoba melakukan pengembangan tersebut pada 1980-an. Walhasil, satu chip tunggal dapat menampung ribuan komponen. Dari sinilah, istilah personal computer atau PC muncul. Artinya, perangkat komputer mulai dipasarkan ke sektor perorangan. Tak berhenti sampai disitu, muncullah perangkat komputer yang mudah dibawa ke mana-mana, yaitu Laptop.

5. Komputer Generasi Kelima

Komputer generasi kelima adalah yang saat ini tengah dilakukan oleh berbagai vendor elektronik. Ya, komputer generasi kelima kerap dise-but sebagai komputer generasi masa depan. Beberapa bukti kecil adalah munculnya smartphone, tablet, phablet, netbook, ultrabook, dan banyak lagi. Perkembangan selanjutnya adalah perangkat komputer yang dapat dijalankan tanpa harus menggunakan kontak sik (menyentuhnya), tetapi menggunakan otak. Lalu, akankah komputer generasi kelima terealisasi? Hanya waktu yang bisa menjawab.

4       Sejarah Perkembangan Mikroprosesor

Mikroprosesor adalah sebuah chip (IC) yang bekerja dengan program. Fungsi Mikroprosesor adalah sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Process-ing Unit).

Cara kerja sebuah Mikroprosesor diarahkan oleh suatu program dalam kode-kode bahasa mesin yang telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam sebuah memori. Di dalam Mikroprosesor minimal terdiri dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika, rangkaian sekuensial.

Sejarah Mikroprosesor.

Th. 1946 : Komputer modern pertama dibuat di University of Pennsyl-vania USA yang disebut ENIAC (Electronics Numerical Integrator and Calculator.

ENIAC terdiri dari 17.000 tabung hampa, 500 mil kabel, berat > 30 ton, dapat menjalankan 100.000 operasi per detik, diprogram dengan mengatur jalur kabel pada rangkaiannya.

Th. 1948 : Transistor pertama dibuat di Bell Labs, USA.

Th. 1958 : IC (Integrated Circuit) pertama dibuat oleh Jack Kilby dari Texas Instrument, USA. Penemuan IC ini mendorong pengembangan IC Digital (1960), dan mikroprosesor pertama oleh Intel (1971). Mikropros-esor pertama di dunia adalah Intel 4004 merupakan prosesor 4-bit, Ke-banyakan Kalkulator masih berbasis mikroprosesor 4-bit.

Th. 1971 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 8-bit yaitu Intel 8008.

Th. 1973 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 8-bit modern pertama Intel 8080 (10x lebih cepat dari 8008), dan diikuti Motorola MC6800.

Th. 1977 : Intel memperkenalkan 8085 yang merupakan mikroprosesor 8-bit terakhir yang dibuat Intel dengan frek.clock dan kecepatan lebih tinggi. Perusahaan lain yang mampu menyaingi Intel 8085 adalah Zilog Corporation dengan Z80.

Th. 1978 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit yaitu 8086, setahun kemudian mengeluarkan 8088 dengan kecepatan eksekusi dan memori lebih besar dari 8085, serta mulai digunakannya cache memori (sistem antrian yang mengatur pemberian instruksi sebelum menjalankannya). Intel 8086/8088 disebut juga CISC (Complex Instruction Set Computer) karena jumlah dan kompleksitas instruksinya.

Th. 1981 : IBM membuat PC menggunakan mikroprosesor 8088 untuk menjalankan aplikasi seperti spreadsheet dan pengolah kata.

Th. 1983 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit 80286, dengan ke-mampuan memori 16 MB.

Th. 1986 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit pertama 80386, den-gan kemampuan memori 4 GB.

Th. 1989 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit 80486, dengan ke-mampuan memori 4 GB + 8K Cache.

Th. 1993 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 32-bit Pentium I, Th. 1997 Pentium II,kemudian berturut-turut Pentium III dan Pentium 4 pada Th. 2000, dimana mulai digunakan teknologi memori RAMBUS menggan-tikan teknologi SDRAM.

5       Terminologi Dasar pada Mikrokomputer

Munculnya terminologi komputer sebenarnya berawal dari kebutuhan akan suatu alat yang dapat dijalankan secara otomatis, memiliki kemampuan untuk mengerjakan hal yang diinginkan. Perkembangan teknologi semikonduktor, den-gan diawali penemuan transistor, telah membawa kepada kemajuan teknologi elektronika sampai saat ini Komputer Bagian fungsional utama sebuah kom-puter adalah Central Processing Unit/Unit Pemroses Utama, Memori dan Sis-tem Input-Output. Disebut bagian fungsional karena ketiga komponen inilah yang membentuk sebuah komputer dengan fungsinya masing-masing.

1. Central Processing Unit (CPU)

Mikroprosesor adalah sebuah CPU yang dibangun dalam sebuah single chip semiconductor. Mikroprosesor terdiri dari kalkulator yang terbagi dalam register dan ALU dan sebuah pengkode serta unit pengontrol. Dalam hubungan kerja dengan pulsa pembangkit berkala, (yaitu sebagai unit terpisah atau sebagai komponen yang terpadu dalam mikroprosesor) unit pengontrol menjamin urutan yang tepat dan urutan yang logis dari siklus yang berlangsung di dalam mikroprosesor, ditinjau dari sistem ke-seluruhannya. Dalam tinjauan praktis dan aplikasi yang umum contoh dari sebuah mikroprosesor adalah mikroprosesor 8080, 8086, prosesor in-tel 386, 486, pentium 100 Mhz, sampai dengan generasi terbaru, AMD, prosesor Motorola, prosesor Texas Instrument.

2.  Memori

i RAM (Random Access Memory) adalah unit memori yang dapat dibaca dan/atau ditulisi. Data dalam RAM bersifat volatile (akan hi-lang bila power mati). RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yaitu data yang tidak begitu penting (tidak masalah bila hi-lang akibat aliran daya listrik terputus). Ada dua macam RAM yaitu RAM statik dan RAM dinamik. RAM statik adalah ipop yang terdiri dari komponen seperti resistor, transistor, dioda dan sebagainya. Setiap 1 bit informasi tersimpan hingga sel dialamatkan dan ditulis-hapuskan. Keuntungan dari RAM statik adalah akses atau jalan masuk yang bebas ke setiap tempat penyimpanan yang diinginkan, dan karena itu kecepatan masuk ke dalam memori terhitung relatif tinggi. RAM dinamik meny-impan bit informasi sebagai muatan. Sel memori elementer dibuat dari kapasistansi gerbang-substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel memori yang lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang sempit, sehingga kapasistas RAM dinamik menjadi lebih besar dibanding RAM statik. Kerugiannya adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori, karena diperlukannya rangkaian untuk proses penyegaran (re-fresh). Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik.

ROM (Read Only Memory) merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data tidak akan terhapus meskipun aliran listrik terputus (non-volatile). Karena sifatnya, program-program disimpan dalam ROM. Beberapa tipe ROM: - ROM Murni : yaitu ROM yang sudah diprogram oleh pabrik atau dapat juga program yang diminta untuk diprogramkan ke ROM oleh pabrik. - PROM (Programmable Random Access Memory) : ROM jenis ini dapat diprogram sendiri akan tetapi hanya sekali pakai (tidak dapat diprogram ulang). - EPROM (Erasable Programmable Random Access Memory) : yaitu jenis ROM yang dapat diprogram dan diprogram ulang.

3. Input/Output (I/O)

Piranti Input/Output (I/O interface) dibutuhkan untuk menghubungkan piranti di luar sistem. I/O dapat menerima/memberi data dari/ke mikro-prosesor. Untuk menghubungkan antara I/O interface dengan mikropros-esor dibutuhkan piranti address. Dua macam I/O interface yang dipakai yaitu: serial dan paralel. Piranti serial (UART/universal asynchronous receiver-transmitter) merupakan pengirim-penerima tunggal (tak serem-pak). UART mengubah masukan serial menjadi keluaran paralel dan men-gubah masukan paralel menjadi keluaran serial. PIO (paralel input out-put) merupakan pengirim-penerima serempak. PIO dapat diprogram dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data paralel 8 bit.

4. Sistem Bus

Bus menghubungkan semua komponen dalam unit mikrokomputer. Ada tiga tipe bus yaitu: - Data Bus (bus-D) : bus dengan delapan penghantar, data dapat diteruskan dalam arah bolak-balik (lebar data 8 bit) yaitu dari mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya. - Control Bus (bus-C) : meneruskan sinyal-sinyal yang mengatur masa aktif modul mikrokomputer yang sesuai dengan yang diinginkan menurut kondisi kerja. - Address Bus (bus-A) : meneruskan data alamat (misal alamat 16 bit), dari penyimpan atau dari saluran masukan/keluaran yang diaktifkan pada saat tertentu. Hubungan dalam masing-masing bus berupa kabel paralel 8 bit (jalur) maupum 16 bit (jalur).